大概念视野下的化学高考试题研究

［摘 要］大概念是当前学科教学的核心之一，也是高考评价体系中重要的考查要素之一。大概念为以真实情境为载体的高考试题的分析和解答提供了清晰的思维方向，理解和掌握大概念是解答化学高考试题的关键。化学教师在教学中要以大概念为教学目标，把基于大概念的教学作为发展学生化学学科核心素养的有力抓手。

［关键词］大概念；化学高考试题；示例

［中图分类号］    G633.8        ［文献标识码］    A        ［文章编号］    1674-6058（2024）14-0057-06

【名师简介】范斌，正高级教师，特级教师，中国化学会“化学基础教育奖”获得者，南宁市“我最喜爱的老师”，南宁市范斌名师暨特级教师工作室主持人，南宁师范大学硕士研究生导师，广西教育研究院首届高中化学中心组成员，南宁市教坛精英领航工程导师，南宁市教育科学研究所兼职化学教研员，南宁市首届普通高中新课程新教材实施化学学科教学指导专家。

高考作为我国教育体系中的重要一环，其评价体系对于评估学生的学习成果和选拔优秀人才具有重要意义。近年来，随着教育改革的不断深入，高考评价体系也在不断发展和完善。其中，大概念作为高考评价体系中重要的考查元素之一，为高考试题的分析和解答提供了清晰的思维方向。本文将从大概念的角度对化学高考试题进行深入的研究。

一、大概念解读

大概念反映学科本质，具有高度概括性、统摄性和迁移应用价值［1］。威金斯、麦克泰格等人把大概念比作车辖 ，有了车辖，车轮等零部件才能组装起来，否则只能散落一地、毫无用处，如不能用大概念将相关知识内容联系起来，留给我们的就只是一些零碎的、无用的知识，不能起到任何作用［2］。“大概念”的英文是“big idea”，这里用的是“idea”而非“concept”，因此邵朝友、崔允漷等人认为应将其翻译为“大观念”［3］，指向思想或看法。笔者也倾向于将“big idea”翻译成“大观念”，这样更容易让一线教师理解大概念的本质，并与“概念”一词区分开来。但是为了与新课程标准中的提法相一致，本文仍沿用“大概念”的提法。

大概念本质上是一种具有高度概括性的知识，是专家对大量真实案例进行概括和联结，从而对某个概念产生了新的理解和感悟，并将这个概念与另一个概念进行有机联结［4］。比如，醇类化合物中含有羟基（－OH），这使得醇类具有亲水性和能与酸发生酯化反应的特性。而酮类化合物中含有羰基（C＝O），这使得酮类具有与醇类不同的化学性质，如能与亲核试剂发生加成反应。由此得出化学学科大概念“有机物的官能团决定有机物的性质”，从而将“官能团”和“性质”两个概念建立了联结。大概念往往具有很强的统摄性，能够迁移到很多复杂的真实问题的解决过程中。如基于“有机物的官能团决定有机物的性质”这一大概念，我们可以通过了解有机物的官能团预测其可能的性质，或者在需要让某种物质具备特定性质时，我们可以设计相应的合成路线和化学反应引入对应的官能团。

二、大概念在化学教学及高考试题中的地位分析

大概念能够发挥知识的统摄性、结构性和功能性价值，帮助学生理解学科知识的本质，建构知识网络。同时，大概念还能够促进学生发生知识联结，发展适应能力，实现自我建构与自我进化。基于大概念的教学是发展学生学科核心素养的有力抓手。《普通高中课程方案（2017年版2020年修订）》提出，教学要进一步精选学科内容，重视以学科大概念为核心，使课程内容结构化，以主题为引领，使课程内容情境化，促进学科核心素养的落实［5］。《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》提出，要选择体现基础性和时代性的化学课程内容，引导学生进一步学习化学的基本原理和方法，形成化学学科的核心观念；注重引导学生在化学知识结构化的自主建构中理解化学核心观念；在必修课程阶段，突出化学基本观念（大概念）的统领作用［6］。《义务教育化学课程标准（2022年版）》也提出，重视大概念统领是课程内容设计的重要理念［7］。由此可见，大概念已成为新课程教学的核心内容之一。

大概念既然已成为新课程教学的核心内容，也必然会成为高考评价体系中重要的考查要素。高考的核心功能之一是为高校选拔人才。高考命题专家多是大学教授，大学教授是解决真实问题的专家，他们在研究过程中，通过对大量案例的积累，概括出解决问题的思维方式和观念。浙江大学的刘徽教授把这些思维方式和观念称为“专家思维”，并且把大概念界定为“反映专家思维方式的概念、观念或论题，它具有生活价值”［8］。大学教授不希望他们选拔出的学生是一些依靠“死记硬背”“机械刷题”的高分低能学生，而是希望他们选拔出的学生在生活实践或学习探索中，能够在正确的思想价值观念的指引下，熟练运用大概念解决真实情境中陌生且复杂的问题。比如，现在的化学高考试题几乎不再考查教材中原有方程式的书写，而是改为考查实际生产情境中陌生方程式的书写，涉及价类二维、守恒观、变化观等大概念的考查。正所谓“无价值，不入题；无情境，不成题；无思维，不命题；无任务，不立题”。大学化学教授认为在陌生的真实情境中考查大概念，才能有效地考查学生的化学学科素养和综合能力，才能选拔到他们所需要的人才。为此，高中化学教师在平时教学中应以大概念为教学核心，引导学生理解和掌握大概念，培养学生解决真实问题的关键思维能力，从而最终实现高考评价体系“立德树人、服务选才、引导教学”的核心功能［9］。

三、应用大概念分析和解答化学高考试题的示例

（一）大概念“物质的制备要考虑安全、经济和纯净”在高考试题分析和解答中的应用

在大概念“物质的制备要考虑安全、经济和纯净”中，“安全”指的是在物质制备过程中不发生爆炸、不排放有毒有害物质等，“经济”指的是原料便宜、条件简单、速度快、转化率高、副反应少、产品损耗少等，“纯净”指的是产品不含有较多杂质。这个大概念可以迁移应用到所有物质的制备当中，无论是实验室制备还是化工生产制备。因此，所有以物质制备为背景的试题中出现的如“这么做目的是什么？”“原因是什么？”等问题的解答思路均指向“为了安全、经济和纯净”。反之，“不这样做的目的和原因是什么？”等问题的解答思路则指向“这样做可能会不安全、不经济或不纯净”。

【例1】（2022年高考湖北卷第 16 题节选）高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸（熔点为42 ℃，易吸潮）可通过市售 85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于 100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下（夹持装置略）：

回答下列问题：

（2）P2O5的作用是                                              。

（3）空气流入毛细管的主要作用是防止          ，还具有搅拌和加速水溢出的作用。

（4）升高温度能提高除水速度，实验选用水浴加热的目的是                                                          。

（6）过滤磷酸晶体时，除需要干燥的环境外，还需要控制温度为              （填标号）。

A. <21 ℃         B. 30～35 ℃          C. 42～100 ℃

分析：本题主要以实验室制备陌生物质纯磷酸的真实情境为载体，可根据大概念“物质的制备要考虑安全、经济和纯净”进行分析。由题中信息可知纯磷酸易吸潮，因此P2O5的作用为干燥气体（为了纯净）。空气从毛细管出来相对大导管来说气泡更小、更多且速度快，从而避免暴沸现象的发生（为了安全）。由题中信息可知，温度高于100 ℃磷酸会发生分子间脱水生成焦磷酸，因此磷酸纯化过程需要严格控制温度，而水浴加热可以避免直接加热造成的过度剧烈与温度的不可控性，进而避免产品损耗和不纯（为了经济和纯净）。由题中信息可知，温度低于21 ℃时磷酸易形成2H3PO4·H2O，纯磷酸的熔点为42 ℃，因此过滤磷酸晶体时需要控制温度为30～42 ℃（为了经济和纯净）。

【例2】（2023年高考全国乙卷第9题节选）LiMn2O4作为一种新型锂电池正极材料受到广泛关注。由菱锰矿（MnCO3，含有少量Si、Fe、Ni、Al等元素）制备LiMn2O4的流程如下：

（2）不宜使用H2O2替代MnO2，原因是              。

分析：本题主要以化工生产中制备陌生物质 LiMn2O4的真实情境为载体，根据大概念“物质的制备要考虑安全、经济和纯净”，可推知不宜使用H2O2替代MnO2的原因是可能会引起不安全、不经济或不纯净。根据H2O2催化易分解的性质可知，氧化后生成的Fe3+可以催化H2O2分解，不能使溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+。这样做既浪费了H2O2，又可能除不净Fe（既不经济又不纯净）。

【例3】（2023年高考全国甲卷第8题节选）BaTiO3是一种压电材料。以BaSO4为原料，采用下列路线可制备粉状BaTiO3。

回答下列问题：

（2）已知“焙烧”后固体产物有BaCl2、易溶于水的BaS和微溶于水的CaS。“浸取”时主要反应的离子方程式为                                                   。